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1、PLC课程设计课程设计报告题目工作台自动往返循环控制学院电子与信息工程学院专业电气工程及其自动化班级姓名指导教师2012 年 12 月 5 日电子与信息工程学院目录1 PLC及PLC简介31.1 PLC 简介31.2 PLC的一般结构31.4 PLC的应用领域42 系统总体方案及硬件设计 52.1系统总体方案52.1.1设计目的 5.2.1.2设计任务及要求5.2.1.3工作台控制示意图6.2.2硬件设计63 工作台自动循环控制软件设计 83.1软件设计83.2运行并调试程序84 工作台的仿真 105 总 结 11参考文献 121 PLC及PLC简介1.1 PLC简介可编程控制器（PLC）是用
2、来取代控制系统中的继电器的一种设备，它通过检测输入端 口，并根据输入端口的状态，按照程序控制输出口，可编程控制器的程序一般要使用一定的 软件编写，使用人员通过输入预先编写的程序，使可编程控制器按预定的控制方案执行控制 任务。目前大多数城市采用的交通信号灯指挥控制系统，采用电子线路加继电器构成，也有 少数采用单片机构成。对信号灯的要求也越来越高，采用电子线路加继电器的控制方式，则 需要加入大量的中间继电器，时间继电器，计数器等器件。而且交通控制智能化需要按实际 情况而改变参数，如使用继电器控制，则很难实现。如使用单片机控制，则需要引入大量 I/O接电路、硬件设计，而且这两种控制方式的抗干扰能力十
3、分有限。采用可编程控制器 对交通信号灯进行管理，技能满足控制要求，又具有高的抗干扰和稳定性。1.2 PLC的一般结构可编程控制器虽然外观各异，但硬件结构大体相同。主要由中央处理器（CPU），存储 器（RAM/ROM），输入输出（I/O接口），电源及编程设备几大部分组成。PLC的硬件结构框 图如下图2-2所示：接受现场信号图2-2基本构成1.3 PLC的特点（1）抗干扰能力强，可靠性高继电接触器控制系统虽具有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触头，使设备连线复杂，由于器件的老化、脱焊、触头的抖动及触头在开闭时受电弧的损害大大降低了系统的 可靠性。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时
4、间继电器。由于触点接触不 良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出 有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故 障大为减少。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大 部分继电器和复杂的连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高。(2) 配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的 工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各 种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使
5、PLC渗透到了位置控制、温度控制、 CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各 种控制系统变得非常容易。(3) 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接容易，编程语言易 于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、 不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。(4) 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部
6、的接线，使控制系统设计及建 造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生 产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。(5) 体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。 由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.4 PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、 轻纺、交通运输、保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几类：(1) 开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，可用它取代传统的继 电
7、器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控制 及自动化流水线。如电梯控制、高炉上料、注塑机、印刷机、组合机床、磨床、包装生产线、 电镀流水线等。(2) 模拟量控制 在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、 液位和速度等都是模拟量。为了使PLC能处理模拟信号，PLC厂家生产有配套的A/D、D/A 转换模块，使PLC可用于模拟量控制。(3) 运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早 期直接用开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在可使用专门的运动控制模块。广 泛的运用于各种机床、机械、机器人、电器等场合。(4)
8、 过程控制 这是对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC能编制各种控制 算法程序，完成闭环控制。PID控制时一般闭环控制系统中常用的控制方法。PID处理一般 是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的 应用(5) 数据处理现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作 等功能，可以完成数据采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较。 一般用于大型系统，如无人控制的柔性制造业。(6) 通信及联网PLC通信包含PLC之间的通信以及PLC与其他智能设备间的通信。 在工业自动化网络发展加快前提下，厂家都十分重视PLC的通讯功能
9、，纷纷推出各自的网络 系统，通讯十分方便。2 系统总体方案及硬件设计2.1系统总体方案 2.1.1设计目的(1) 加深对数据传送指令、比较指令及加1指令的理解和应用。(2) 进一步熟悉编程软件的使用方法，通过训练，提高编程技巧。2.1.2 设计任务及要求某工作台自动往返循环工作，工作台前进及后退由电动机通过丝杠拖动，如图1所示。 要求实现如下控制功能：(1) 自动循环控制2）点动控制3）单循环运行（即工作台前进及后退一次循环后停止在原位）4）6次循环计数控制（即工作台前进及后退一次为一个循环，循环6 次后停止在原 位）。2.1.3 工作台控制示意图2.2 硬件设计1.设备、工具、材料如表1：表
10、1名称型号或规格数量名称型号或规格数量可编程控制器FX2N48MR1台熔断器RC1A-30/151只交流接触器CJ10-202只行程开关LX194只按钮LA10-3H3个钮子开关KN122个热继电器JR16-20/31个连接导线若十2.1/0分配表：如表2：表2输入信号输入信号名称代号输入点名称代号输出点点动/自动选择开关S1X0后退转前进的开关SQ2X6停止按钮SB1XI前进限位开关SQ3X7前进点动/启动按钮SB2X2后退限位开关SQ4X10后退点动/启动按钮SB3X3输出信号单循环/6次循环选择开关S2X4交流接触器（控制前进）KM1Y1前进转后退的开关SQ1X5交流接触器（控制后退）K
11、M2Y23.硬件电路图连接：如图 2 所示：S1Y1FU曰LSB 2二-1-FR昇0厂OSB1KM2 KM1KM1KM2-C0M1COM图2硬件电路;3 工作台自动循环控制软件设计3.1软件设计采用PLC控制的梯形图如图13-8所示。点动控制和自动控制由CJ指令实现。自动循环 控制程序中，采用传送指令，控制工作台前进后退及限位。6次循环控制采用加1指令和比 较指令配合实现。将S1、S2打开，实现自动循环控制过程如下：当S1打开时，X0动断触点闭合，程序 跳到标号P0处。按下前进按钮SB2，则X2闭合，将二进制数0传送给MO、M1、M2、M3，于是，Ml动断 触点闭合，Y2动断触点是闭合的，MO
12、V指令将十进制数2自动转换成二进制数0010传送给 Y3、Y2、Y1、Y0,于是Y1闭合，电动机正转，工作台前进，当碰到由前进转后退的行程开 关SQ1时，X5闭合，MOV (P)将K0(0000)传送给K1Y0，则Y1断开，Y1动断触点闭合， 继而MOV (P)将K4(0100)传送给K1Y0，则Y2闭合，电动机反转，工作台后退，当碰到 由后退转前进的行程开关SQ2时，X6闭合，INC (P)指令使D0加1, MOV (P)将K0(0000) 传送给K1Y0，则Y2断开，Y2动断触点闭合，继而MOV (P)将K2(0010)传送给K1Y0，则 Y1闭合，电动机正转，如此循环。当循环6次以后，C
13、MP指令将M1接通，M1动合触点闭合， MOV指令使Y1、Y2置0, Y1、Y2闭合，使M1置1导通，使D0清0。将 S1闭合，实现点动。X0动断触点断开，执行点动操作。3.2运行并调试程序(1) 将梯形图程序输入到计算机，检查电源正确无误。(2) 对程序进行调试运行。可不带电动机负载，观察接触器的动作情况即可。先将S1、S2处于断开状态；将S1 闭合，观察点动执行情况。再将S1断开，按下SB2，观察KM1是否动作，电动机是否正转, 按下SQ1，观察Y1、Y2对应的KM1、KM2的动作情况，按下SQ2 -次，观察KMI动作情况， 再按下SQ1，循环操作，直至按下SQ2六次后看KM1或KM2是否
14、停止。在运行过程中，按下SB1、或SQ3、SQ4观察KM1、KM2是否停止运行。440X24点动Y1X3Y2卜P63WX6P0K1M0K0MOV?)14X6Y1DO22INC(P)KIYO28TOX6X4HY1TO-4440Y251Y1Ml6474X1093图 3 工作台梯形图：葆位启动6次循环计数前进卜停止、限位保护| K2 | MOMl Y2 _后退MOV(P) K4 K1Y0与循环6次此较前进转停止 后退转停止停3&ENDMOV(P)KOK1Y0CMPK7DOMOMOVKOkiyoMOVKODO4 工作台的仿真工作台仿真图：总结在近两星期的日子里，经过这次设计我学到很多很多的的东西，不仅巩固了以前所学过 的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。课程设计不仅是对前面所
